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PN结耗尽层电场分布与击穿机制：TCAD仿真分析

共计 30 章节

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PN结基本概念 · 耗尽层定义 · 击穿机制概述

半导体物理基础

能带理论 · 费米能级 · 本征半导体与掺杂半导体

半导体物理基础能带理论

PN结形成与热平衡

扩散与漂移 · 内建电场 · 内建电势差的计算

耗尽层近似

突变结与线性缓变结 · 耗尽层宽度公式推导 · 空间电荷区电荷分布

耗尽层近似突变结

耗尽层电场分布

泊松方程求解 · 电场强度与位置的关系 · 最大电场强度计算

耗尽层电场分布泊松方程求解

耗尽层电容特性

势垒电容定义 · C-V特性曲线 · 电容与偏压的关系

耗尽层电容特性势垒电容定义

PN结电流-电压特性

理想二极管方程 · 正向偏置与反向偏置 · 少子注入与复合电流

击穿机制概述

雪崩击穿 · 齐纳击穿 · 热击穿

击穿机制概述雪崩击穿

雪崩击穿机理

碰撞电离 · 电离率（αn · αp）

雪崩击穿机理碰撞电离

齐纳击穿机理

隧道效应 · 能带间隧穿概率 · 重掺杂PN结的齐纳击穿特性

齐纳击穿机理隧道效应

击穿电压计算

一维泊松方程求解击穿电压 · 临界电场强度 · 击穿电压与掺杂浓度的关系

击穿电压计算一维泊松方程求解…

温度对击穿的影响

雪崩击穿的正温度系数 · 齐纳击穿的负温度系数 · 温度补偿设计

温度对击穿的影响雪崩击穿的正温度…

TCAD仿真基础

TCAD工具介绍（Sentaurus · Silvaco · COMSOL）

TCAD仿真基础

TCAD网格与结构定义

网格生成策略 · 掺杂分布定义（高斯 · 误差函数）

物理模型选择

迁移率模型 · 复合模型（SRH · Auger）

物理模型选择迁移率模型

平衡态仿真 · I-V特性仿真 · 击穿特性仿真

耗尽层电场分布仿真

提取电场分布曲线 · 分析不同偏压下的电场变化 · 验证理论公式

耗尽层电场分布仿…提取电场分布曲线

击穿特性仿真分析

提取击穿电压 · 观察击穿点电流骤增现象 · 分析雪崩与齐纳击穿特征

击穿特性仿真分析提取击穿电压

掺杂浓度对击穿电压的影响仿真

改变P区/N区掺杂浓度 · 观察击穿电压变化趋势 · 与理论对比

掺杂浓度对击穿电…改变P区

温度对击穿电压影响的仿真

设置不同温度（-40°C · 27°C · 125°C）

温度对击穿电压影…设置不同温度

结深与电场分布

结深对耗尽层形状的影响 · 表面电场与体内电场的差异 · 边缘击穿效应

结深电场分布

场板与结终端扩展

场板结构原理 · 场板对电场分布的调制 · 结终端扩展（JTE）技术

场板结终端扩展

沟槽隔离与电场管理

深槽隔离（DTI）结构 · 沟槽对横向电场的抑制 · 提高击穿电压的方法

沟槽隔离电场管理

超结（Superjunction）原理

电荷平衡理论 · 超结结构 · 电场分布优化

Superjunctio…超结

功率器件中的击穿设计

功率二极管 · MOSFET · IGBT中的击穿考虑

功率器件击穿设计

TCAD仿真结果后处理

数据提取 · 绘图（电场/电流/能带图） · 数据分析与报告生成

TCAD仿真结果后处理

TCAD脚本自动化

使用Tcl/Python脚本控制仿真 · 批量参数扫描 · 自动化数据处理

TCAD脚本自动化

低压硅PN结击穿仿真（齐纳击穿） · 仿真参数设置 · 结果分析与验证

案例研究1PN

高压碳化硅（SiC）PN结击穿仿真（… · 宽禁带材料特性 · 仿真挑战

案例研究2SiC

课程总结与展望

PN结电场与击穿知识体系回顾 · TCAD仿真在新型器件（GaN · 金刚石）中的应用前景